(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ） １自由度運動を生成する第１アクチュエータと、
（ｂ） 上記第１アクチュエータの駆動を制御する第１アクチュエータ制御部と、
（ｃ） 上記第１アクチュエータで生成される１自由度運動に基づいて１自由度運動する第１作用部と、
（ｄ） １自由度運動を生成する、位置速度制御が可能な第２アクチュエータと、
（ｅ） 上記第２アクチュエータで生成される１自由度運動に基づいて回転運動するウォームと上記ウォームにかみ合うウォームホイールからなるセルフロック機能の無いウォーム機構を含む変換部と、
（ｆ） 上記第２アクチュエータの駆動を制御する第２アクチュエータ制御部と、
（ｇ） 上記変換部の上記ウォームホイールで生成される回転運動に基づいて１自由度運動する第２作用部を備えており、
（ｈ） 上記第１アクチュエータ制御部は上記第１アクチュエータを駆動して上記第１作用部に一定の推力を加え、
（ｉ） 上記第２アクチュエータ制御部は上記第２アクチュエータを駆動し、上記第２作用部を介して上記第１作用部に、上記推力と上記第１作用部に加わる外力との合力の作用方向とは逆方向に規制力を加えながら、上記第１作用部の動作速度と位置を制御することを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
上記第２アクチュエータは、上記合力よりも大きな上記規制力を出力可能であることを特徴とする請求項１の駆動装置。
【請求項３】
上記第２作用部は上記第１作用部に連結されていることを特徴とする請求項１又は２の駆動装置。
【請求項４】
上記第２作用部は上記第１作用部に係合した状態と係合しない状態をとり得ることを特徴とする請求項１又は２の駆動装置。
【請求項５】
（ａ） １自由度運動を生成する第１アクチュエータと、
（ｂ） 上記第１アクチュエータの駆動を制御する第１アクチュエータ制御部と、
（ｃ） 上記第１アクチュエータで生成される１自由度運動に基づいて１自由度運動する第１作用部と、
（ｄ） １自由度運動を生成する、位置速度制御が可能な第２アクチュエータと、
（ｅ） 上記第２アクチュエータで生成される１自由度運動に基づいて回転運動する第１ねじと上記第１ねじにかみ合う第２ねじからなるセルフロック機能の無いねじ機構を含む変換部と、
（ｆ） 上記第２アクチュエータの駆動を制御する第２アクチュエータ制御部と、
（ｇ） 上記変換部のねじ機構で生成される直線運動に基づいて１自由度運動する第２作用部を備えており、
（ｈ） 上記第１アクチュエータ制御部は上記第１アクチュエータを駆動して上記第１作用部に一定の推力を加え、
（ｉ） 上記第２アクチュエータ制御部は上記第２アクチュエータを駆動し、上記第２作用部を介して上記第１作用部に、上記推力と上記第１作用部に加わる外力との合力の作用方向とは逆方向に規制力を加えながら、上記第１作用部の動作速度と位置を制御し、
（ｊ） 上記第２作用部は上記第１作用部に連結されていることを特徴とする駆動装置。
【請求項６】
上記第２アクチュエータは、上記合力よりも大きな上記規制力を出力可能であることを特徴とする請求項５の駆動装置。
【請求項７】
上記外力が第１の方向に作用する場合、
上記第１アクチュエータは上記第１の方向とは逆の第２の方向に上記推力を作用し、
上記第２アクチュエータは上記第２の方向に上記規制力を作用し、
上記第１作用部を第１の方向に移動させることを特徴とする請求項１〜６のいずれかの駆動装置。  
【請求項８】
上記外力が第１の方向に作用する場合、
上記第１アクチュエータは上記第１の方向に上記推力を作用し、
上記第２アクチュエータは上記第１の方向とは逆の第２の方向に上記規制力を作用し、
上記第１作用部を第２の方向に移動させることを特徴とする請求項１〜６のいずれかの駆動装置。  
【請求項９】
（ａ） １自由度運動を生成する第１アクチュエータと、
（ｂ） 上記第１アクチュエータの駆動を制御する第１アクチュエータ制御部と、
（ｃ） 上記第１アクチュエータで生成される１自由度運動に基づいて１自由度運動する第１作用部と、
（ｄ） １自由度運動を生成する、位置速度制御が可能な第２アクチュエータと、
（ｅ） 上記第２アクチュエータで生成される１自由度運動に基づいて回転運動するウォームと上記ウォームにかみ合うウォームホイールからなるセルフロック機能の有るウォーム機構を含む変換部と、
（ｆ）上記第２アクチュエータの駆動を制御する第２アクチュエータ制御部と、
（ｇ） 上記第１作用部に連結されるか又は係合可能であり、上記変換部の上記ウォームホイールで生成される回転運動に基づいて１自由度運動する第２作用部を備えており、
（ｈ） 上記第１アクチュエータ制御部は上記第１アクチュエータを駆動して上記第１作用部に一定の推力を加え、
（ｉ） 上記第２アクチュエータ制御部は上記第２アクチュエータを駆動し、上記第２作用部を介して上記第１作用部に、上記推力と上記第１作用部に加わる外力との合力の作用方向とは逆方向に規制力を加えながら、上記第１作用部の動作速度と位置を制御し、
（ｊ）上記第１作用部の１自由度運動と上記第２作用部の１自由度運動が回転運動であることを特徴とする駆動装置。
【請求項１０】
上記第２アクチュエータは、上記セルフロック機能により発生するセルフロック状態を解除し得る解除力を出力可能であることを特徴とする請求項９の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特性が異なる２つのアクチュエータを組み合わせたハイブリッド型の駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
機械加工、組立、搬送等に多くの産業用ロボットが利用されている。産業用ロボットは、部品などを把持するロボットハンドを備えており、これらのロボットハンドを操作することによって必要な部品類を所定の場所に移動するようにしている。
【０００３】
このような作業を担うロボットハンドには多くの要求が課せられる。例えば、大きな力を出せる、高速で移動できる、正確に位置決めができる、正確に速度が制御できる、といったことが望まれる。また、軽量である、小型である、といったことが望まれる。
【０００４】
ロボットハンドの駆動装置として、従来、エアシリンダと電気モータが多く利用されている。エアシリンダと電気モータは、以下の表１に示す特性を有する。
【０００５】
【表１】
0005455569.tif 000002
【０００６】
この表から明らかなように、大きな力を出力できるといった点では、エアシリンダの方が電気モータよりも有利である。もちろん、電気モータでも大きな力を出力することは可能であるが、エアシリンダと同等の力を得ようとすれば、エアシリンダよりも相当大きくなる。一方、エアシリンダは、通常、ピストンに連動するロッドが対象物との接触によって動きが規制される状態と完全に引き込まれた状態との２つの状態間の移動をするように使用されており、ロッドを任意の中間位置に正確に止めるといった制御や、ロッドの速度を正確に調整するといった制御には不向きである。したがって、そのような位置制御や速度制御に関しては電気モータの方がエアシリンダよりも有利である。特に、ロボットセル生産では、ばら積みされた部品の一つを取り出すにあたってロボットハンドの指の開き具合を適正に変化させなければならず、そのような場面では電気モータの方がエアシリンダよりも有利である。ただ、重量（軽量である）、サイズ（小型である）の点では、エアシリンダの方が電気モータよりも有利である。また、エアシリンダだけでなく、空気圧モータ（回転運動を出力するもの）も上述のエアシリンダと同様の特性を有する。
【０００７】
具体的に、３つの条件−出力３００Ｎ、移動速度５００ｍｍ／秒、ストローク２０ｍｍ−を満足する電気モータ装置（電気モータとボールねじの組み合わせ）とエアシリンダをカタログから抽出してみると、それぞれの質量と大きさ（作動方向の大きさ）は、以下の表２に示すとおりであった。
【０００８】
【表２】
0005455569.tif 000003
【０００９】
表２から明らかなように、電気モータに比べて、エアシリンダの方が、大きさ、質量の点で有利である。特に、ロボットでは、可搬重量に制約があることから、ロボットハンドの質量が小さいことは極めて重要である。このような理由から、産業用ロボットでは、電気モータよりもエアシリンダの方が利用される傾向にある。ただ、上述のとおり、電気モータは、位置制御、速度制御の点でエアシリンダよりも有利である。そのため、これらの制御に高い精度が要求される場面では、エアシリンダよりも電気モータが採用される。
【００１０】
ところで、大きな力が出せるというエアシリンダの利点と正確に速度と位置が制御できるという電気モータの利点を組み合わせたハイブリッド型の駆動装置が特許文献１〜４に開示されている。これらの特許文献に開示された発明は、負荷に応じてエアシリンダの空気圧を調整し（すなわち、負荷と空気圧をバランスさせることにより、電気モータが負荷を負担しない状態にして）、電気モータの駆動に基づいて出力部を移動させるようにしている。このため、特許文献１〜４の駆動装置では、エアシリンダの空気圧を制御することが求められ、そのための装置が必要である、という問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】実開昭６３−６１００６号公報
【特許文献２】特公平４−５７５９５号公報
【特許文献３】特開２０００−２５７６０４号公報
【特許文献４】特開２００２−２０６６１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、大きな力・トルクが得られる空気圧アクチュエータなどのアクチュエータと位置と速度の制御に優れた電気モータなどのアクチュエータの両者の優位性を兼ね備え、前者のアクチュエータに高度な制御を必要としない、新たな高機能の駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この目的を達成するため、本発明に係る駆動装置は、
（ａ） １自由度運動を生成する第１アクチュエータと、
（ｂ） 上記第１アクチュエータの駆動を制御する第１アクチュエータ制御部と、
（ｃ） 上記第１アクチュエータで生成される１自由度運動に基づいて１自由度運動する第１作用部と、
（ｄ） １自由度運動を生成する、位置速度制御が可能な第２アクチュエータと、
（ｅ） 上記第２アクチュエータで生成される１自由度運動に基づいて回転運動するウォームと上記ウォームにかみ合うウォームホイールからなるセルフロック機能の無いウォーム機構を含む変換部、又は（ｅ’）上記第２アクチュエータで生成される１自由度運動に基づいて回転運動する第１ねじと上記第１ねじにかみ合う第２ねじからなるセルフロック機能の無いねじ機構を含む変換部と、
（ｆ） 上記第２アクチュエータの駆動を制御する第２アクチュエータ制御部と、
（ｇ）上記変換部の上記ウォームホイールで生成される回転運動に基づいて１自由度運動する第２作用部、又は上記変換部のねじ機構で生成される直線運動に基づいて１自由度運動する第２作用部を備えており、
（ｈ） 上記第１アクチュエータ制御部は上記第１アクチュエータを駆動して上記第１作用部に一定の推力を加え、
（ｉ） 上記第２アクチュエータ制御部は上記第２アクチュエータを駆動し、上記第２作用部を介して上記第１作用部に、上記推力と上記第１作用部に加わる外力との合力の作用方向とは逆方向に規制力を加えながら、上記第１作用部の動作速度と位置を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、第１アクチュエータの推力と第１作用部に加わる外力との合力の作用方向とは逆方向に規制力を加えることにより、第１作用部の速度と位置を制御できるため、第１アクチュエータに高度な制御を必要としない。また、第２アクチュエータは作用部の動きを規制できるだけの能力で十分であることから、その能力が得られる限りにおいて、小型のアクチュエータを選択できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る駆動装置の基本構成とその動作（図の下から上に作用部を移動させる動作）を説明するための図。
【図２】図１の駆動装置に含まれる切換弁の別の状態を示す図。
【図３】図１の駆動装置の動作を説明するための図。
【図４】実施例２に係る駆動装置及びそれを組み入れたグリッパを示す図。
【図５】実施例３に係る駆動装置を示す図。
【図６】実施例４に係る駆動装置を示す図。
【図７】実施例５に係る駆動装置を示す図。
【図８】実施例６に係る駆動装置を示す図。
【図９】ウォームホイールとこれに連結される回転軸の連結機構を示す図。
【図１０】実施例６に係る駆動装置をグリッパに組み入れた図。
【図１１】実施例７に係る駆動装置を示す図。
【図１２】実施例８に係る駆動装置を示す図。
【図１３】実施例９に係る駆動装置を示す図。
【図１４】実施例１０に係る駆動装置を示す図。
【図１５】実施例１１に係る駆動装置を示す図。
【図１６】実施例１２に係る駆動装置を示す図。
【図１７】実施例１３に係る駆動装置を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係る駆動装置及びその動作方法の具体的な実施例を説明する。なお、以下の説明では、図面に表された構成を説明するうえで、「上」、「下」等の特定の方向を意味する用語を使用するが、それらの用語を使用する目的は図面を通じて実施例の理解を容易にするためである。したがって、それらの用語は実施例で説明する装置が実際に使用される方向を示すものとは限らないし、それらの用語によって特許請求の範囲に記載された発明の技術的範囲が限定的に解釈されるべきでない。
【００１７】
さらに、以下の説明において、「１自由度運動」とは、１つの線（直線あるいは曲線）に沿った運動であり、多くの場合は直線運動か回転運動を意味する。「外力」、「推力」、「合力」、「規制力」は作用部（後述する「第１作用部」など）の運動方向（前述の「１つの線に沿った運動」の方向を意味する）あるいはその反対方向の力を意味しており、作用部が回転運動を伴う場合、その回転運動中心に中心のある円の円周方向の力、あるいは、トルクに相当するものを意味する。「外力」、「推力」、「合力」、「規制力」が作用部の運動方向あるいはその反対方向以外の力を含む場合、作用部の運動方向あるいはその反対方向に対応した分力のみを意味するのものとする。「解除力」は、第２アクチュエータが発生する力であり、第２アクチュエータが回転運動する場合、その回転運動中心に中心のある円の円周方向の力、あるいは、トルクに相当するものを意味する。「ウォーム機構」には、ウォーム機構のように設計によりセルフロック機能の有無を選択することが可能な他のかみあい機構を含む。「位置速度制御」は、運動方向に沿った位置速度制御を意味しており、回転運動の場合はその運動方向に沿った位置速度制御であるため、「回転角度・回転速度制御」と同じ意味である。「回転運動」は運動が１回転に満たない揺動運動も含む。
【００１８】
《実施例１》
図１は、本発明の実施例１に係る駆動装置１を示す。本実施例は、第１アクチュエータが直線運動し、第２アクチュエータが回転運動し、作用部（本実施例では、第１作用部と第２作用部とが一体となって作用部を構成している）が直線運動する例を示す。図に示すように、駆動装置１は、駆動部２と制御部３を有する。駆動部２は、特性が異なる２つのアクチュエータ−第１アクチュエータと第２アクチュエータ−を有する。これらのアクチュエータは、ロボットアーム（図示せず）などの基部４に固定されている。
【００１９】
第１アクチュエータはエアシリンダ装置５である。エアシリンダ装置５は、エアシリンダ１０を有する。エアシリンダ１０は基部４に固定されている。実施例は複動式エアシリンダを例にとって説明するが、単動式エアシリンダも本発明に適用可能である。第１アクチュエータは１自由度運動を生成するものであればよい。実施例のように直線運動を生成するエアシリンダの代わりに、回転運動を生成する空気圧モータと回転運動を直線運動に変換する機構（例えば、ラック・アンド・ピニオンなど）の組合せを用いてもよい。第１アクチュエータは、それが出力する力（トルク）や速度（回転速度）が、駆動装置に要求される水準を満たすものであればよい。
【００２０】
エアシリンダ１０は、中空円筒のハウジング１１と、ハウジング１１の中心軸に沿って往復直線移動可能にハウジング１１の内部に配置されたピストン１２と、ハウジング１１の一方の端壁（図１の上部に示す壁）を貫通して進退自在に配置され、ピストン１２と共に中心軸方向に往復移動するロッド１３を備えている。ロッド１３は、ハウジング１１から突出した先端部に作用部２７を備えている。ピストン１２で区画されたハウジング内の２つのエアシリンダ室１４、１５は、チューブ１６、１７を介して、切換弁１９に接続されており、切換弁１９は圧力源（圧縮空気供給源）１８に接続されている。切換弁１９は、制御部３のエアシリンダ制御部６に接続されており、エアシリンダ制御部６の制御に基づいて３つの位置−図１に示す位置（推進位置）、図２に示す位置（後退位置）、及び図示しない中間位置（排気位置）−のいずれかを取り得るようにしてある。
【００２１】
このエアシリンダ装置５によれば、圧力源１８から一定圧力の空気（圧縮空気）が供給され、切換弁１９によって空気の供給先が決定される。例えば、エアシリンダ制御部６から出力される信号に基づいて切換弁１９が図１に示す位置（推進位置）に設定されると、圧力源１８から送り出された空気がチューブ１６を介して一方のエアシリンダ室１４に供給され、他方のエアシリンダ室１５内の空気がチューブ１７から切換弁１９を介して大気中に排出されることにより、ピストン１２が図１の上方に向けて移動し、ロッド１３が推進する。切換弁１９が図２に示す位置（後退位置）に設定されると、圧力源１８から送り出された空気はチューブ１７を介してエアシリンダ室１５に供給され、エアシリンダ室１４内の空気がチューブ１６から切換弁１９を介して大気中に排出されることにより、ピストン１２が図１の下方に向けて移動し、ロッド１３が後退する。エアシリンダ１０が推進又は後退するときの推力は圧力源１８の能力が影響する。駆動装置１において、圧力源１８には、駆動装置に要求される推力及び推進速度を超える推力及び推進速度をエアシリンダ装置５が出力できるような能力が求められる。
【００２２】
第２アクチュエータは電気モータ装置７である。電気モータ装置７は、電気モータ２０を有する。電気モータ２０は基部４に固定されている。電気モータ２０は、回転角度、回転速度を制御できるモータであればよい。また、電気モータ２０は、直流モータ又は交流モータのいずれであってもよいし、あらゆる型式のモータ（例えば、ステッピングモータなど）が利用可能である。超音波モータも利用可能である。電気モータ２０は、減速機を備えていてもよい。電気モータ装置７は、電気モータ２０の回転角度及び回転速度を検出する検出部（図示せず）を備えていてもよい。検出部には、例えば、エンコーダが利用できる。ただし、検出部は必須でなく、例えばステッピングモータを採用する場合は不要である。そして、電気モータ２０は、制御部３の電気モータ制御部８に接続されており、電気モータ制御部８の制御に基づいて回転角度と回転速度が制御される。第２アクチュエータは、１自由度運動を生成し、位置速度制御（回転角度・回転速度制御）が、駆動装置に要求される水準を満たすものであればよい。実施例のように回転運動を生成する電気モータの代わりに、直線運動を生成するモータと直線運動を回転運動に変換する機構（例えば、ラック・アンド・ピニオンなど）との組合せを用いてもよい。
【００２３】
電気モータ装置７は、電気モータ回転軸の回転運動を直線運動に変換する変換機構（変換部）２１に連結されている。実施例において、変換機構２１は、電気モータ回転軸にこれと同軸に固定されたウォーム２２を有する。本実施例において、電気モータ回転軸とウォーム２２は、エアシリンダ１０のロッド１３と平行に配置されている。変換機構２１はまた、基部４に回転可能に支持された回転軸２３と、回転軸２３に固定されると共にウォーム２２にかみ合ったウォームホイール２４と、回転軸２３に固定され、ウォームホイール２４と一体となって運動するピニオン（歯車）２５を有する。変換機構２１はさらに、エアシリンダ１０のロッド１３と平行に配置されると共に一端が作用部２７に固定されたラック２６を備えており、このラック２６にピニオン２５がかみ合っている。したがって、電気モータ２０の回転は、ウォーム２２、ウォームホイール２４、及びピニオン２５に伝達され、さらにピニオン２５の回転がラック２６を介して作用部２７の直線運動に変換される。
【００２４】
この電気モータ装置７と変換機構２１によれば、電気モータ２０は駆動電源（図示せず）に接続されて該駆動電源から電力が供給されている状態で、電気モータ制御部８から出力される制御信号に基づいて、非回転状態、正転状態（推進状態）、逆転状態（後退状態）の３つの状態のいずれかをとることができる。非回転状態において、電気モータ２０はウォーム２２の回転を拘束して非回転状態に維持する。正転状態又は逆転状態において、ウォーム２２の回転はラック２６の直線運動に変換され、作用部２７に推進方向又は後退方向の運動をさせる。
【００２５】
なお、ラック２６の移動速度は、電気モータ２０と変換機構２１に影響されるが、駆動装置１が設置される環境において作用部２７に要求される速度を超える値に設定可能であることが好ましく、そのような条件を満足できる電気モータ２０と変換機構２１が選択される。
【００２６】
変換機構２１を構成するウォーム機構（ウォーム２２とウォームホイール２４の組み合わせ）、特にウォーム機構のセルフロック機能について説明する。ねじと同様の特性を有する機構の一つであるウォーム機構は、セルフロック機能の点から分類すれば、セルフロック機能の有るウォーム機構とセルフロック機能の無いウォーム機構に分けることができる。セルフロック機能は、ウォーム機構についていえば、ウォームホイールに外部から回転力（ウォームホイール回転軸周りの回転力）がかかり、ウォームホイールがウォームを回転させようとしても、ウォームとウォームホイールの接触面に発生する摩擦力が、回転力の大小に拘わらず、両者の相対的回転を禁止する機能である。そして、実施例に係る駆動装置１において、ウォーム機構はセルフロック機能の有るウォーム機構又はセルフロック機能の無いウォーム機構のいずれであってもよい。
【００２７】
なお、第１アクチュエータから作用部２７（第１作用部）に運動を伝達する機構、また、第２アクチュエータから変換機構（変換部）に運動を伝達する機構、さらに、変換機構（変換部）から作用部２７（第２作用部）に運動を伝達する機構は、図１に示す構成に限るものでなく、例えばセルフロック機能の無い各種の伝達機構が利用できる。
【００２８】
以下、複数の動作条件における駆動装置１の動作を説明する。
【００２９】
動作条件１（図３（ａ）参照）：
（１）作用部２７には、図３（ａ）の上から下に向けて外力Ｗ（例えば、駆動装置が取り扱う対象物の荷重）が作用する。エアシリンダ１０の推力Ｆは図３（ａ）の下から上に向けて作用する。
（２）作用部２７を図３の下から上に移動する。
（３）外力Ｗは、エアシリンダ１０の推力Ｆよりも小さい（Ｗ＜Ｆ）。
【００３０】
この場合、エアシリンダ制御部６は、切換弁１９を図１に示す位置に設定してエアシリンダ１０に一定の圧力の空気を供給し、ロッド１３を推進可能な状態に設定する。ただし、この時点で、電気モータ２０は非回転状態に設定されており、ウォームホイール２４の回転を禁止して作用部２７の推進を禁止している。上述のように推力Ｆが外力Ｗよりも大きい。そのため、セルフロック機能の無いウォーム機構の場合、電気モータ制御部８は推力Ｆと外力Ｗの合力Ｔ（＝Ｆ−Ｗ）の作用方向（図３（ａ）の下から上に向かう方向）とは逆方向に規制力Ｑが発生するように、電気モータ２０にトルクを発生させ、ウォームホイール２４の回転を禁止している。他方、セルフロック機能の有るウォーム機構の場合、ウォーム機構のセルフロック機能によりウォームホイール２４の回転を禁止しているので、電気モータ２０はトルクを発生する必要がない。
【００３１】
続いて、電気モータ制御部８が電気モータ２０を正転状態にする。セルフロック機能の無いウォーム機構の場合、電気モータ制御部８は、推力Ｆと外力Ｗの合力Ｔ（＝Ｆ−Ｗ）の作用方向（図３（ａ）の下から上に向かう方向）とは逆の方向にラック２６が作用部２７に規制力Ｑを加える状態としながら、電気モータ２０の回転速度、回転角度を調整することによって、合力Ｔの作用方向に作用部２７を所定の速度で所定の位置に移動させる。他方、セルフロック機能の有るウォーム機構の場合、ウォーム機構のセルフロック機能を利用して回転を規制し、作用部２７に規制力Ｑを加える状態とするとともに、セルフロック状態を解除する回転力（解除力）を電気モータ２０に出力させることによって、合力Ｔの作用方向に作用部２７を所定の速度で所定の位置に移動させる。したがって、セルフロック機能の無いウォーム機構を採用する場合、電気モータ２０は合力Ｔの最大値を超える規制力Ｑに相当する回転力を出力できることが好ましい。他方、セルフロック機能の有るウォーム機構を採用する場合、電気モータ２０は合力Ｔが最大値となっている時でもウォーム機構のセルフロック状態を解除し得る能力を有することが好ましい。このように、電気モータ２０とウォーム機構とによって、作用部の位置や速度が制御されるので、エアシリンダ１０には一定の圧力の空気を供給すればよいだけであり、その圧力を制御する必要はない。
【００３２】
動作条件２（図３（ｂ）参照）：
（１）作用部２７には、図３（ｂ）の上から下に向けて外力Ｗが作用する。エアシリンダ１０の推力Ｆは図３（ｂ）の下から上に向けて作用する。
（２）作用部２７を図３（ｂ）の上から下に移動する。
（３）外力Ｗは、エアシリンダ１０の推力Ｆよりも大きい（Ｗ＞Ｆ）。
【００３３】
この場合、推力Ｆと外力Ｗの合力Ｔ（＝Ｗ−Ｆ）は図３（ｂ）の上から下に向かう方向に作用する。したがって、セルフロック機能の無いウォーム機構の場合、電気モータ制御部８は、電気モータ２０を駆動し、合力Ｔの作用方向とは逆の方向（図３（ｂ）の下から上に向かう方向）の規制力Ｑを作用部２７に加える状態としながら、電気モータ２０の回転速度、回転角度を調整することによって、合力Ｔの作用方向に作用部２７を所定の速度で所定の位置に移動させる。他方、セルフロック機能の有るウォーム機構の場合、ウォーム機構のセルフロック機能を利用して回転を規制し、作用部２７に規制力Ｑを加える状態とするとともに、セルフロック状態を解除する回転力（解除力）を電気モータ２０で出力することによって、合力Ｔの作用方向に作用部２７を所定の速度で所定の位置に移動させる。
【００３４】
動作条件３（図３（ｃ）参照）：
（１）作用部２７には、図３（ｃ）の下から上に向けて外力Ｗが作用する。エアシリンダ１０の推力Ｆは図３（ｃ）の上から下に向けて作用する。
（２）作用部２７を図３（ｃ）の上から下に移動する。
（３）外力Ｗは、エアシリンダ１０の推力Ｆよりも小さい（Ｗ＜Ｆ）。
【００３５】
この場合、推力Ｆと外力Ｗの合力Ｔ（＝Ｆ−Ｗ）は図３（ｃ）の上から下に向かう方向に作用する。したがって、セルフロック機能の無いウォーム機構の場合、電気モータ制御部８は、電気モータ２０を駆動し、合力Ｔの作用方向とは逆の方向（図３（ｃ）の下から上に向かう方向）の規制力Ｑをラック２６が作用部２７に加える状態としながら、電気モータ２０の回転速度、回転角度を調整することによって作用部２７の動きを規制しつつ、合力Ｔの作用方向に作用部２７を所定の速度で所定の位置に移動させる。他方、セルフロック機能の有るウォーム機構の場合、ウォーム機構のセルフロック機能を利用して回転を規制し、作用部２７に規制力Ｑを加える状態とするとともに、セルフロック状態を解除する回転力（解除力）を電気モータ２０で出力することによって、合力Ｔの作用方向に作用部２７を所定の速度で所定の位置に移動させる。
【００３６】
動作条件４（図３（ｄ）参照）：
（１）作用部２７には、図３（ｄ）の下から上に向けて外力Ｗが作用する。エアシリンダ１０の推力Ｆは図３（ｄ）の上から下に向けて作用する。
（２）作用部２７を図３（ｄ）の下から上に移動する。
（３）外力Ｗは、エアシリンダ１０の推力Ｆよりも大きい（Ｗ＞Ｆ）。
【００３７】
この場合、推力Ｆと外力Ｗの合力Ｔ（＝Ｗ−Ｆ）は図３（ｄ）の下から上に向かう方向に作用する。したがって、セルフロック機能の無いウォーム機構の場合、電気モータ制御部８は、電気モータ２０を駆動し、合力Ｔの作用方向とは逆の方向（図３（ｄ）の上から下に向かう方向）の規制力Ｑをラック２６が作用部２７に加える状態としながら、電気モータ２０の回転速度、回転角度を調整することによって、作用部２７の動きを規制しつつ、合力Ｔの作用方向に作用部２７を所定の速度で所定の位置に移動させる。他方、セルフロック機能の有るウォーム機構の場合、ウォーム機構のセルフロック機能を利用して回転を規制し、作用部２７に規制力Ｑを加える状態とするとともに、セルフロック状態を解除する回転力（解除力）を電気モータ２０で出力することによって、合力Ｔの作用方向に作用部２７を所定の速度で所定の位置に移動させる。
【００３８】
動作条件５（図３（ｅ）参照）：
（１）作用部２７には、図３（ｅ）の下から上に向けて外力Ｗが作用する。エアシリンダ１０の推力Ｆは図３（ｅ）の下から上に向けて作用する。
（２）作用部２７を図３（ｅ）の下から上に移動する。
（３）外力Ｗとエアシリンダ１０の推力Ｆは同じ方向である。
【００３９】
この場合、推力Ｆと外力Ｗの合力Ｔ（＝Ｗ＋Ｆ）は図３（ｅ）の下から上に向かう方向に作用する。したがって、セルフロック機能の無いウォーム機構の場合、電気モータ制御部８は、電気モータ２０を駆動し、合力Ｔの作用方向とは逆の方向（図３（ｅ）の上から下に向かう方向）の規制力Ｑをラック２６が作用部２７に加える状態としながら、電気モータ２０の回転速度、回転角度を調整することによって、作用部２７の動きを規制しつつ、合力Ｔの作用方向に作用部２７を所定の速度で所定の位置に移動させる。他方、セルフロック機能の有るウォーム機構の場合、ウォーム機構のセルフロック機能を利用して回転を規制し、作用部２７に規制力Ｑを加える状態とするとともに、セルフロック状態を解除する回転力（解除力）を電気モータ２０で出力することによって、合力Ｔの作用方向に作用部２７を所定の速度で所定の位置に移動させる。
【００４０】
動作条件６（図３（ｆ）参照）：
（１）作用部２７には、図３（ｆ）の上から下に向けて外力Ｗが作用する。エアシリンダ１０の推力Ｆは図３（ｆ）の上から下に向けて作用する。
（２）作用部２７を図３（ｆ）の上から下に移動する。
（３）外力Ｗとエアシリンダ１０の推力Ｆは同じ方向である。
【００４１】
この場合、推力Ｆと外力Ｗの合力Ｔ（＝Ｗ＋Ｆ）は図３（ｆ）の上から下に向かう方向に作用する。したがって、セルフロック機能の無いウォーム機構の場合、電気モータ制御部８は、電気モータ２０を駆動し、合力Ｔの作用方向とは逆の方向（図３（ｆ）の下から上に向かう方向）の規制力Ｑをラック２６が作用部２７に加える状態としながら、電気モータ２０の回転速度、回転角度を調整することによって、作用部２７の動きを規制しつつ、合力Ｔの作用方向に作用部２７を所定の速度で所定の位置に移動させる。他方、セルフロック機能の有るウォーム機構の場合、ウォーム機構のセルフロック機能を利用して回転を規制し、作用部２７に規制力Ｑを加える状態とするとともに、セルフロック状態を解除する回転力（解除力）を電気モータ２０で出力することによって、合力Ｔの作用方向に作用部２７を所定の速度で所定の位置に移動させる。
【００４２】
《実施例２》
図４は、本発明の実施例２に係る駆動装置１Ｂを産業用ロボットなどに用いるスライド式グリッパに適用した例を示す。図示するように、グリッパ３０は、中空箱形の筐体３１を有する。筐体３１は、図４（ａ）、（ｂ）の下側に表れた側壁３２に２つの長孔の開口部３３が形成されており、これら開口部３３を介して筐体３１の内部から外部に突出する２つの指部３４、３５を収容している。そして、筐体３１の内部に位置する指部３４の基端がラック４３に連結されている。指部３５はピニオン４９を介して、指部３４と同期して動くようになっている。
【００４３】
駆動装置１Ｂは、エアシリンダ装置４０を有する。エアシリンダ装置４０は、筐体３１に固定されたエアシリンダ４１を有する。そして、エアシリンダ４１のロッド４２がラック４３を介して一方の指部３４に連結されている。なお、図示しないが、エアシリンダ装置４０は、実施例１と同様の構成を有し、圧力源に切換弁とチューブを介して接続されており、エアシリンダ制御部から出力される信号に基づいて、ロッド４２が進退するようにしてある。駆動装置１Ｂは、実施例１と同様の電気モータ装置４４と変換機構３９を有する。電気モータ装置４４と変換機構３９において、電気モータ４５は筐体３１に固定されており、電気モータ４５の回転軸にはウォーム４６が同軸に固定されている。ウォーム４６はウォームホイール４７にかみ合っている。ウォーム４６とウォームホイール４７で構成されるウォーム機構は、セルフロック機能の有るウォーム機構又はセルフロック機能の無いウォーム機構のいずれであってもよい。ウォームホイール４７は、筐体３１に回転自在に支持された回転軸４８に固定されている。ピニオン４９も回転軸４８に固定されており、ウォームホイール４７とピニオン４９は一体となって回転する。ロッド４２とラック４３が一体化されている。指部３５はラック５０、ピニオン４９、ラック４３を介して指部３４と同期して動くようになっている。ラック４３、５０は、図４（ｂ）の左右方向への直線運動が可能となるように、図示しないガイド部材を介して筐体３１に支持されている。そして、実施例１と同様に、電気モータ４５は電気モータ制御部に接続されており、電気モータ制御部から出力される信号に基づいて電気モータ４５が正逆回転し、指部３４、３５が互いに接近する方向と互いに離反する方向に移動可能としてある。
【００４４】
エアシリンダ装置４０は、ロッド４２、ラック４３を介して指部３４（作用部）に、また、ロッド４２、ラック４３、ピニオン４９、ラック５０を介して指部３５（作用部）に推力Ｆを加えることができる。電気モータ４５は、ウォーム４６、ウォームホイール４７、回転軸４８、ピニオン４９、ラック４３、５０を介して、指部３４、３５（作用部）に規制力Ｑを加えることができる。このように構成された駆動装置１Ｂによれば、図４（ａ）と図４（ｂ）に示す状態からグリッパ３０の指部３４、３５を外力Ｗに対抗しながら互いに接近させる場合、エアシリンダ制御部は、切換弁を駆動してエアシリンダ４１に圧縮空気を供給し、ロッド４２を引き込む方向に、外力Ｗよりも大きな推力Ｆを加える。そして、セルフロック機能の無いウォーム機構の場合、電気モータ制御部は、電気モータ４５を駆動し、推力Ｆと外力Ｗの合力Ｔの作用方向と逆の方向に作用する規制力Ｑが指部３４、３５に加えられた状態としながら、指部３４、３５の移動速度を調整する。他方、セルフロック機能の有るウォーム機構の場合、ウォーム機構のセルフロック機能を利用して回転を規制し、作用部３４、３５に規制力Ｑを加える状態とするとともに、セルフロック状態を解除する回転力（解除力）を電気モータ４５で出力することによって、合力Ｔの作用方向に指部３４、３５を所定の速度で所定の位置に移動させる。したがって、セルフロック機能の無いウォーム機構を採用する場合、電気モータ４５は合力Ｔの最大値を超える規制力Ｑに相当する回転力を出力できることが好ましい。他方、セルフロック機能の有るウォーム機構を採用する場合、合力Ｔが最大値となっている時でも電気モータ４５はウォーム機構のセルフロック状態を解除し得る能力を有することが好ましい。
【００４５】
なお、本実施例では、エアシリンダ４１からの推力は、ロッド４２、ラック４３を介して、作用部の１つである指部３４に伝達される。また、ウォームホイールからの力は回転軸４８、ピニオン４９、ラック４３を介して、作用部の１つである指部３４に伝達される。すなわち、実施例１のロッド１３の一部とラック２６が一体化したものが、本実施例のラック４３となっていると考えればよい。この場合、力の作用を考える際にはラック４３のうちピニオン４９とラック４３のかみあい位置よりも指部３４側の部分とエアシリンダ４１側の部分とに分けて考えて、ラック４３のうち指部３４側の部分と指部３４を合わせたものを広義の作用部と考えてもよい。その場合、ラック４３のうちピニオン４９とラック４３のかみあい位置を境界として考えて、広義の作用部（ラック４３のうち指部３４側の部分と指部３４を合わせたもの）にかかる推力、外力、合力、規制力を考えればよい。
【００４６】
《実施例３》
図５は、実施例１のラックとピニオンの機構をワイヤ機構に置換した駆動装置１Ｃを示す。具体的に、図５（ｄ）に示すように、電気モータ装置１０７と変換機構１０６では、電気モータ１２０の回転軸にウォーム１５１が同軸上に連結されている。ウォーム１５１の近傍には、回転軸（巻き取り部）１５２が回転可能に基部４（図１参照）に支持されている。また、回転軸１５２にはウォームホイール１５３が固定されており、ウォームホイール１５３がウォーム１５１とかみ合っている。さらに、線部材であるワイヤ１５４が回転軸１５２に連結されて巻回されている。そして、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、作用部１３０は、エアシリンダ作用部（第１作用部）と電気モータ作用部（第２作用部）を一体的に連結して構成されている。
【００４７】
このように構成された駆動装置１Ｃにおいて、図５（ａ）に示す形態１では、ワイヤ１５４の一端が回転軸１５２に固定されており、ワイヤ１５４の他端が複数のガイド部１５５を介して作用部１３０に連結されており、作用部１３０の下方への動き（速度と位置）を電気モータ１２０が制御するようにしてある。また、図５（ｂ）に示す形態２では、ワイヤ１５４の他端が作用部１３０に直接連結されており、作用部１３０の上方への動き（速度と位置）を電気モータ１２０が制御するようにしてある。さらに、図５（ｃ）に示す形態３では、ワイヤ１５４は回転軸１５２に巻回されており、ワイヤ１５４の一端が複数のガイド部１５５を介して作用部１３０の上部に連結され、ワイヤ１５４の他端が作用部１３０の下部に連結されており、電気モータ１２０は、上方又は下方に移動しようとする作用部１３０に規制力を加えてその速度と位置を制御するようにしてある。
【００４８】
このように構成された本実施例３の駆動装置１Ｃにおいて、ウォーム１５１とウォームホイール１５３からなるウォーム機構がセルフロック機能の無いウォーム機構の場合、電気モータ制御部によって回転を規制することによって、エアシリンダ装置１１０から一定の推力が加えられた作用部１３０の速度と位置を電気モータ装置１０７と変換機構１０６で正確に制御しながら対象物を移動させることができる。他方、ウォーム機構がセルフロック機能を有する場合、ウォーム機構のセルフロック機能を利用して回転を規制しつつ、電気モータ１２０の回転速度、回転角度を調整することによって、作用部１３０を所定の速度で所定の位置に移動させる。
【００４９】
《実施例４》
図６は、ウォーム機構を用いた上述の駆動装置１Ｃを、一対の指部１６２の駆動機構に適用した具体的形態を示す。なお、図示する形態において、指部１６２は上述の実施例３における作用部１３０に相当し、図示しないが、指部１６２にエアシリンダが連結されている。また、図示しないが、両指部１６２はラック・アンド・ピニオン等の機械的構成によって連結されている。そして、図６（ａ）は駆動装置を用いて指部１６２の開く速度とその位置を制御する形態を示し、図６（ｂ）は駆動装置を用いて指部１６２の閉じる速度とその位置を制御する形態を示し、図６（ｃ）は駆動装置を用いて指部１６２の閉じる速度と開く速度及びそれらの位置の両方を制御する形態を示す。図６（ｃ）の２本のワイヤは図５（ｃ）の作用部１３０に連結された２本のワイヤに相当するものである。
【００５０】
《実施例５》
図７は、本発明の実施例５に係る駆動装置１Ｄを示す。第１アクチュエータは直線運動し、第２アクチュエータは回転運動し、作用部（第１作用部と第２作用部とを一体化している）は回転運動をする例である。駆動装置１Ｄは、筐体２０１を有する。筐体２０１はエアシリンダ装置２０２を支持している。エアシリンダ装置２０２は、筐体２０１に固定されたエアシリンダ２０３を有する。そして、エアシリンダ２０３のロッド２０４がラック２０５とピニオン２０６を介して作用部である回転軸２０７に連結されている。なお、図示しないが、エアシリンダ２０３は、実施例１と同様の構成を有し、圧力源に切換弁とチューブを介して接続されており、エアシリンダ制御部から出力される信号に基づいて、ロッド２０４が進退するようにしてある。駆動装置１Ｄは、実施例１と同様の電気モータ装置２０８と変換機構２０９を有する。電気モータ装置２０８と変換機構２０９において、電気モータ２１０は筐体２０１に固定されており、電気モータ２１０の回転軸にはウォーム２１１が同軸に固定されている。ウォーム２１１はウォームホイール２１２にかみ合っている。ウォーム２１１とウォームホイール２１２で構成されるウォーム機構は、セルフロック機能の有るウォーム機構又はセルフロック機能の無いウォーム機構のいずれであってもよい。ウォームホイール２１２は、筐体２０１に回転自在に支持された回転軸２０７に固定されている。ピニオン２０６も回転軸２０７に固定されており、ウォームホイール２１２とピニオン２０６は一体となって回転する。そして、実施例１と同様に、電気モータ２１０は電気モータ制御部に接続されており、電気モータ制御部から出力される信号に基づいて電気モータ２１０が正逆回転し、回転軸２０７が回転する。
【００５１】
エアシリンダ装置２０２は、ロッド２０４、ラック２０５、ピニオン２０６を介して回転軸２０７（作用部）に推力（トルクＦt）を加えることができる。電気モータ２１０は、ウォーム２１１、ウォームホイール２１２を介して、回転軸２０７（作用部）に規制力（トルクＱt）を加えることができる。このように構成された駆動装置１Ｄによれば、図７（ａ）と図７（ｂ）に示す状態から回転軸２０７を外力（トルクＷｔ）に対抗しながら反時計回りに回転させる場合、エアシリンダ駆動部は、切換弁を駆動してエアシリンダ２０３に圧縮空気を供給し、ロッド２０４を引き込む方向に力を発揮し、回転軸２０７に外力（トルクＷｔ）よりも大きな推力（トルクＦt）を加える。そして、セルフロック機能の無いウォーム機構の場合、電気モータ制御部は、電気モータ２１０を駆動し、推力（トルクＦt）と外力（トルクＷt）の合力（トルクＴt）の作用方向（回転方向。この例では回転軸２０７を反時計回りに回転させる方向）と逆の方向に作用する規制力（トルクＱt）が回転軸２０７に加えられた状態としながら、回転軸２０７の回転速度を調整する。他方、セルフロック機能の有るウォーム機構の場合、ウォーム機構のセルフロック機能を利用して回転を規制し、回転軸２０７（作用部）に規制力（トルクＱt）を加える状態とするとともに、セルフロック状態を解除する回転力（解除力）を電気モータ２１０で出力することによって、合力（トルクＴt）の作用方向に回転軸２０７を所定の回転速度で所定の角度位置に回転させる。したがって、セルフロック機能の無いウォーム機構を採用する場合、電気モータ２１０は合力(トルクＴt)の最大値を超える規制力に相当する回転力を出力できることが好ましい。他方、セルフロック機能の有るウォーム機構を採用する場合、合力（トルクＴt）が最大値となっている時でも電気モータ２１０はウォーム機構のセルフロック状態を解除し得る能力を有することが好ましい。
【００５２】
《実施例６》
図８は、本発明の実施例６に係る駆動装置１Ｅを示す。本実施例は第１アクチュエータと第２アクチュエータが回転運動をし、作用部（第１作用部と第２作用部とが一体化されている）が回転運動する例を示す。図示するように、駆動装置１Ｅは、基部９に固定された２つのアクチュエータ−第１アクチュエータである空気圧モータ５１と第２アクチュエータである電気モータ５２−を有する。空気圧モータ５１の回転軸（作用部）５３にはウォームホイール５４が取り付けてある。一方、電気モータ５２の回転軸５５にはウォーム５６が取り付けてある。そして、空気圧モータ５１と電気モータ５２は、空気圧モータ５１に連結されたウォームホイール５４と電気モータ５２に連結されたウォーム５６とがかみ合うように基部９に固定されている。図示する実施例では略Ｌ形の基部９を採用しているが、その形状は自由に選択できる。また、空気圧モータ５１と電気モータ５２の配置も限定的ではなく、ウォーム５６とウォームホイール５４が適正にかみ合うことができればよい。なお、ウォーム５６とウォームホイール５４で構成されるウォーム機構は、セルフロック機能の有るウォーム機構又はセルフロック機能の無いウォーム機構のいずれであってもよい。また、空気圧モータ５１は、切換弁５７を介して圧力源（圧縮空気供給源）５８に接続されており、空気圧モータ制御部５９から出力される信号に基づいて切換弁５７を制御することで、空気圧モータ５１の回転を制御するようにしてある。他方、電気モータ５２は電気モータ制御部６０に接続されており、電気モータ制御部６０から出力される信号に基づいて電気モータ５２の回転を制御するようにしてある。
【００５３】
以上の構成からなる駆動装置１Ｅにおいて、図８に示すように、外力（トルクＷｔ）は、空気圧モータ５１の回転軸５３に該回転軸５３を中心とする円周方向に作用する。この場合、空気圧モータ制御部５９は、例えば、回転軸５３に外力（トルクＷｔ）の作用方向とは逆の方向に一定の推力（トルクＦｔ）を与える。この推力（トルクＦｔ）は外力（トルクＷｔ）よりも大きい。したがって、セルフロック機能の無いウォーム機構の場合、電気モータ制御部６０は、電気モータ５２を駆動し、ウォーム５６、ウォームホイール５４を介して、回転軸５３に、推力（トルクＦｔ）と外力（トルクＷｔ）の合力（トルクＴｔ）（＝Ｆｔ−Ｗｔ）の作用方向とは逆の方向に規制力（トルクＱｔ）を加えながら、電気モータ５２の回転速度、回転角度を調整することによって、回転軸５３を所定の回転速度で所定の角度位置に回転させる。また、セルフロック機能の有るウォーム機構の場合、ウォーム機構のセルフロック機能を利用して回転を規制しつつ、電気モータ５２の回転速度、回転角度を調整することによって、回転軸５３を所定の回転速度で所定の角度位置に回転させる。したがって、セルフロック機能の無いウォーム機構を採用する場合、電気モータ５２は合力（トルク）の最大値を超える規制力（トルク）に相当する回転力を発揮し得ることが好ましい。他方、セルフロック機能の有るウォーム機構を採用する場合、電気モータ５２はウォーム機構のセルフロック状態を解除し得る能力を有することが好ましい。
【００５４】
実施例６の駆動装置１Ｅにおいて、回転軸５３とそれに取り付けるウォームホイール５４の連結部には、図９に示す機構を設けてもよい。この機構は、回転軸５３の外周面に形成された周方向の溝６１と、ウォームホイール５４の内周面に形成された突起６２を有する。また、回転軸５３の外周面には、ウォームホイール５４を回転軸５３に装着する際に突起６２を溝６１まで案内するための案内溝（縦溝）６３が形成されている。したがって、ウォームホイール５４は、突起６２を案内溝６３に沿って移動させながら溝６１に落とし込むことで回転軸５３に装着される。その後、ウォームホイール５４は、図示しない固定部材によって回転軸５３に沿った方向の移動が規制された状態で回転軸５３に取り付けられる。
【００５５】
このような構成によれば、回転軸５３に外力（トルクＷｔ）が作用している状態で空気圧モータ５１を駆動すると、突起６２が溝６１に沿って自由に移動できる範囲で回転軸５３が回転する。回転軸５３が所定角度回転すると、突起６２が溝６１の周方向端面に当たり、回転軸５３の回転が規制される。その後は、上述のように、電気モータ５２から回転規制力を受けながら、回転軸５３は所定の回転速度で所定の角度位置に回転する。回転動作が終了すると、空気圧モータ５１を逆回転させる。このとき、回転軸５３はウォーム機構を通じて規制力（トルク）を受けることがなく、素早く逆回転する。
【００５６】
上述した実施例６の駆動装置１Ｅは、図１０に示すように、実施例２のようなグリッパに適用できる。この場合、回転軸５３にピニオン６４が固定され、回転軸５３の回転運動に基づいて指部３４、３５が接近・離間する。
【００５７】
《実施例７》
図１１は、本発明の実施例７に係る駆動装置１Ｆを示す。第１アクチュエータと第２アクチュエータは回転運動を生成し、作用部（第１作用部と第２作用部とが一体化されている）は直線運動をする例である。駆動装置１Ｆは、基部３０１を有する。基部３０１は空気圧モータ装置３０２を支持している。空気圧モータ装置３０２は、基部３０１に固定された空気圧モータ３０３を有する。そして、空気圧モータ３０３の回転軸３０４にピニオン３０５が固定されており、ピニオン３０５はラック３０６とかみあっている。なお、図示しないが、空気圧モータ３０３は、圧力源に切換弁とチューブを介して接続されており、エアシリンダ制御部から出力される信号に基づいて、回転軸３０４が回転するようにしてある。また、ラック３０６は、図の左右方向に移動可能に図示しないガイドで支持されている。駆動装置１Ｆは、実施例１と同様の電気モータ装置３０７と変換機構３０８を有する。電気モータ装置３０７と変換機構３０８において、電気モータ３０９の回転軸にはウォーム３１０が同軸に固定されている。ウォーム３１０はウォームホイール３１１にかみ合っている。ウォーム３１０とウォームホイール３１１で構成されるウォーム機構は、セルフロック機能の有るウォーム機構又はセルフロック機能の無いウォーム機構のいずれであってもよい。ウォームホイール３１１は、基部３０１に回転自在に支持された回転軸３１２に固定されている。ピニオン３１３も回転軸３１２に固定されており、ウォームホイール３１１とピニオン３１３は一体となって回転する。電気モータ３０９は、ピニオン３１３を介して作用部であるラック３０６に連結されている。そして、実施例１と同様に、電気モータ３０９は電気モータ制御部に接続されており、電気モータ制御部から出力される信号に基づいて電気モータ３０９が正逆回転し、回転軸３１２が回転する。
【００５８】
空気圧モータ装置３０２は、回転軸３０４、ピニオン３０５を介してラック３０６（作用部）に推力Ｆを加えることができる。電気モータ３０９は、ウォーム３１０、ウォームホイール３１１、回転軸３１２、ピニオン３１３を介して、ラック３０６（作用部）に規制力Ｑを加えることができる。このように構成された駆動装置１Ｆによれば、図１１（ａ）と図１１（ｂ）に示す状態からラック３０６を外力Ｗに対抗して左方向に移動させる場合、空気圧モータ駆動部は、切換弁を駆動して空気圧モータ３０３に空気を供給し、回転軸３０４が反時計周りに回転する方向に回転力を発生し、ラック３０６に推力Ｆを加える。そして、セルフロック機能の無いウォーム機構の場合、電気モータ制御部は、電気モータ３０９を駆動し、推力Ｆと外力Ｗの合力Ｔの作用方向と逆の方向に作用する規制力Ｑがラック３０６に加えられた状態としながら、ラック３０６の移動速度を調整する。他方、セルフロック機能の有るウォーム機構の場合、ウォーム機構のセルフロック機能を利用して回転を規制し、ラック３０６に規制力Ｑを加える状態とするとともに、セルフロック状態を解除する回転力を電気モータ３０９で出力することによって、合力Ｔの作用方向にラック３０６を所定の速度で所定の位置に移動させる。したがって、セルフロック機能の無いウォーム機構を採用する場合、電気モータ３０９は合力Ｔの最大値を超える規制力に相当する回転力（解除力）を出力できることが好ましい。他方、セルフロック機能の有るウォーム機構を採用する場合、合力Ｔが最大値となっている時でも電気モータ３０９はウォーム機構のセルフロック状態を解除し得る能力を有することが好ましい。
【００５９】
《実施例８》
図１２は、本発明の実施例８に係る駆動装置１Ｇを示す。図に示すように、駆動装置１Ｇは、駆動部１０２と制御部１０３を有する。駆動部１０２は、特性が異なる２つのアクチュエータ−第１アクチュエータと第２アクチュエータ−を有する。
【００６０】
第１アクチュエータはエアシリンダ装置１０５である。エアシリンダ装置１０５は、エアシリンダ１１０を有する。エアシリンダ１１０は、ロボットアームなどの基部１０４に固定される。また、実施例は複動式エアシリンダを例にとって説明するが、単動式エアシリンダも本発明に適用可能である。
【００６１】
エアシリンダ１１０は、中空円筒のハウジング１１１と、ハウジング１１１の中心軸に沿って往復直線移動可能にハウジング１１１の内部に配置されたピストン１１２と、ハウジング１１１の一方の端壁（図１２の上部に示す壁）を貫通して進退自在に配置され、ピストン１１２と共に中心軸方向に往復移動するロッド１１３を備えている。ピストン１１２で区画されたハウジング内の２つのエアシリンダ室１１４、１１５は、チューブ１１６、１１７を介して、切換弁１１９に接続されており、切換弁１１９は圧力源（圧縮空気供給源）１１８に接続されている。そして、切換弁１１９が、制御部１０３のエアシリンダ制御部１４１に接続されている。
【００６２】
第２アクチュエータは電気モータ装置１０７である。電気モータ装置１０７は、電気モータ１２０を有する。電気モータ１２０は、回転角度、回転速度を制御できるモータであればよい。また、電気モータ１２０は、直流モータ又は交流モータのいずれであってもよいし、あらゆる型式のモータ（例えば、ステッピングモータなど）が利用可能である。超音波モータも利用可能である。電気モータ１２０は、減速機を備えていてもよい。電気モータ装置１０７はまた、電気モータ１２０の回転速度及び回転角度を検出する検出部（図示せず）を備えていてもよい。検出部には、例えば、エンコーダが利用できる。ただし、検出部は必須でなく、例えばステッピングモータを採用する場合は不要である。そして、電気モータ１２０は、制御部１０３の電気モータ制御部１４２に接続されており、電気モータ制御部１４２の出力に基づいて回転角度と回転速度が制御される。第２アクチュエータは１自由度動作を生成するものであればよい。実施例のように回転運動を生成する電気モータの代わりに、直線運動を生成するモータと直線運動を回転運動に変換する機構（例えば、ラック・アンド・ピニオンなど）との組合せを用いてもよい。第２アクチュエータは、位置速度制御（回転角度・回転速度制御）が、駆動装置に要求される水準を満たすものであればよい。
【００６３】
電気モータ装置１０７は、電気モータ回転軸の回転を直線運動に変換する変換機構（変換部）１２２に連結されている。実施例において、変換機構１２２は、電気モータ回転軸上に配置され該電気モータ回転軸に駆動連結された雄ねじ（ねじ軸）１２３と、基部１０４に固定されており、ねじ軸１２３が挿通された雌ねじ１２５を有する。また、基部１０４に固定されており、電気モータ回転軸をロッド１１３と平行な方向（図の上下方向）に向けた状態で基部１０４に対して電気モータ１２０を同方向に移動可能に支持するリニアガイド１２４を有する。
【００６４】
この電気モータ装置１０７と変換機構１２２によれば、電気モータ１２０は駆動電源（図示せず）に接続されて該駆動電源から電力が供給されている状態で、電気モータ制御部１４２から出力される制御信号に基づいて、非回転状態、正転状態（推進状態）、逆転状態（引込状態）の３つの状態のいずれかをとる。非回転状態において、電気モータ１２０はそのねじ軸１２３の回転を拘束して非回転状態に維持する。正転状態又は逆転状態においてねじ軸１２３が回転すると、基部１０４に固定された雌ねじ１２５に対して雄ねじ１２３と電気モータ１２０がリニアガイド１２４に沿って雄ねじ１２３の中心軸方向（推進方向又は引込方向）に移動する。雄ねじ１２３等の移動速度は、電気モータ１２０の回転速度に影響されるが、駆動装置１Ｇに要求される速度を超える値に設定可能であることが好ましく、そのような条件を満足できる電気モータ１２０が選択される。
【００６５】
これらエアシリンダ装置１０５と電気モータ装置１０７と変換機構１２２について、本実施例では、エアシリンダ装置１０５のロッド１１３にエアシリンダ作用部（第１作用部）１３１が固定され、電気モータ装置１０７と変換機構１２２の雄ねじ１２３に電気モータ作用部（第２作用部）１３２が連結されている。エアシリンダ作用部１３１はロッド１１３に固定され、電気モータ作用部１３２は雄ねじ１２３に回転可能に連結されている。また、本実施例では、エアシリンダ作用部１３１と電気モータ作用部１３２が連結されて一つの作用部１３０を構成している。
【００６６】
雄ねじ１２３と雌ねじ１２５について説明する。本発明において、雄ねじ１２３と雌ねじ１２５によって構成されるねじ機構１２６は、セルフロック機能の無いねじ機構である。したがって、雄ねじ１２３に軸方向の力が作用したとき、固定雌ねじ１２５に対して雄ねじ１２３が回転しないようにする（つまり、雄ねじ１２３の軸方向の移動を禁止する）ために、電気モータ１２０が回転力を雄ねじ１２３に与える必要がある。
【００６７】
以上の構成を備えた駆動装置１Ｇの動作を説明する。図１２に示すように、作用部１３０に図の上から下に向けて外力（例えば、駆動装置が取り扱う対象物の荷重）Ｗが作用し、この外力Ｗに対抗して駆動装置１Ｇが対象物を図の下から上に移動させる場合を考える。
【００６８】
この場合、エアシリンダ制御部１４１は、圧力源１１８からエアシリンダ１１０に一定圧力の圧縮空気を供給できる状態に設定する。外力Ｗよりも大きな一定の推力Ｆがエアシリンダ１１０から作用部１３０に作用するように、圧縮空気の圧力が設定されている。
【００６９】
また、エアシリンダ制御部１４１は、切換弁１１９を図に示す位置に設定してエアシリンダ１１０に一定圧力の圧縮空気を供給し、ロッド１１３を推進可能な状態に設定する。この時点で、電気モータ１２０は、非回転状態に設定されている。このとき、電気モータ制御部１４２によって電気モータ１２０は、セルフロック機能の無いねじ機構１２６の雄ねじ１２３の自由な回転を防止するために回転力を雄ねじ１２３に加える。その結果、作用部１３０は、作用部１３０がエアシリンダ装置１０５から受ける力（推力）Ｆと外力Ｗの合力の作用方向とは逆の方向の力（規制力）Ｑを電気モータ装置１０７と変換機構１２２から受ける。これにより、雄ねじ１２３の回転を禁止して作用部１３０の移動を禁止している。
【００７０】
続いて、電気モータ制御部１４２が電気モータ１２０を正転状態に設定する。このとき、電気モータ制御部１４２によって電気モータ１２０は、セルフロック機能の無いねじ機構１２６の雄ねじ１２３の自由な回転を防止するために回転力を雄ねじ１２３に加える。その結果、作用部１３０は、作用部１３０がエアシリンダ装置１０５から受ける力（推力）Ｆと外力Ｗとの合力の作用方向とは逆の方向の力（規制力）Ｑを電気モータ装置１０７と変換機構１２２から受ける。この状態で、電気モータ制御部１４２は、検出部１２１の出力（電気モータの回転速度、回転角度を示す信号）から作用部１３０の移動速度と位置を検出しながら、作用部１３０を所定の速度で所定の位置に移動させる。そのため、電気モータ１２０は、外力Ｗと推力Ｆの合力の最大値を越える規制力に相当する回転力を有することが好ましい。
【００７１】
なお、具体的な説明は省略するが、駆動装置１Ｇは実施例１で説明した動作条件１〜６に対応する動作が可能である。
【００７２】
このように、駆動装置１Ｇによれば、電気モータ制御部１４２は、外力Ｗを受けつつ作用部１３０を上方に移動させようとするエアシリンダ装置１０５に対し、検出部１２１の出力（電気モータの回転速度、回転角度を示す信号）から作用部１３０の移動速度と位置を検出しながら、作用部１３０を所定の速度で所定の位置に移動させる。したがって、作用部の速度と位置を正確に制御できる。
【００７３】
《実施例９》
図１３は、実施例９の駆動装置１Ｈを示す。これらの実施例９の形態１、２（図１３（ａ）、図１３（ｂ））は、エアシリンダ作用部１３１と電気モータ作用部１３２を係合可能に分離したものである。図示しないが、基部１０４（図１２参照）が存在する。
【００７４】
具体的に説明すると、図１３（ａ）に示す形態１では、電気モータ作用部１３２がエアシリンダ作用部１３１の下方への動き（速度と位置）を制御するように、エアシリンダ作用部１３１に係合している。例えば、エアシリンダ作用部１３１に対して、外力Ｗが図の下から上に向けて作用している。動作時には、エアシリンダ作用部１３１に、図の上から下に向かう推力Ｆをエアシリンダ装置１１０から与える。ここで、推力Ｆが外力Ｗよりも大きくなるようにする。この場合、エアシリンダ作用部１３１は、電気モータ作用部１３２を介して、図の下から上に向かう規制力Ｑを受ける。そして、電気モータ１２０の回転に基づいて、対象物は速度と位置が制御された状態で図の上から下に送られる。
【００７５】
図１３（ｂ）に示す形態２では、電気モータ作用部１３２がエアシリンダ作用部１３１の上方への動き（速度と位置）を制御するように、エアシリンダ作用部１３１に係合している。例えば、エアシリンダ作用部１３１に対して、外力Ｗが図の上から下に向けて作用している。動作時には、エアシリンダ作用部１３１に、図の下から上に向かう推力Ｆをエアシリンダ装置１１０から与える。ここで、推力Ｆが外力Ｗよりも大きくなるようにする。この場合、エアシリンダ作用部１３１は、電気モータ作用部１３２を介して、図の上から下に向かう規制力Ｑを受ける。そして、電気モータ１２０の回転に基づいて、対象物は速度と位置が制御された状態で図の下から上に送られる。
【００７６】
本実施例において、雄ねじ１２３と雌ねじ１２５によって構成されるねじ機構は、セルフロック機能の無いねじ機構である。上述の実施例８と同様に、電気モータ制御部は、電気モータの回転速度、回転角度を示す信号から電気モータ作用部１３２の移動速度と位置を検出しながら、電気モータの回転を制御しながら電気モータ作用部１３２を所定の速度で所定の位置に移動させる。
【００７７】
《実施例１０》
図１４は、実施例１０の駆動装置１Ｉを示す。この駆動装置１Ｉでは、電気モータ作用部１３２に電気モータ１２０が固定されている。図示しないが、電気モータ作用部１３２は、エアシリンダ作用部１３１又は基部１０４（図１２参照）に対して、雄ねじ１２３を中心に回転不能に係合している。
【００７８】
具体的に説明すると、図１４（ａ）に示す形態１は、実施例９の形態１の変形例であり、そこでは、電気モータ作用部１３２は、エアシリンダ作用部１３１の下方への動き（速度と位置）を制御するように、エアシリンダ作用部１３１に係合している。
【００７９】
図１４（ｂ）に示す形態２は、実施例９の形態２の変形例であり、そこでは、電気モータ作用部１３２は、エアシリンダ作用部１３１の上方への動き（速度と位置）を制御するように、エアシリンダ作用部１３１の上部に係合している。
【００８０】
図１４（ｃ）に示す形態３は、実施例８の変形例であり、そこでは、電気モータ作用部１３２はエアシリンダ作用部１３１の上下方向への動き（速度と位置）を制御するように、エアシリンダ作用部１３１に連結されている。
【００８１】
このように構成された実施例１０の駆動装置１Ｉによれば、実施例８、９の駆動装置と同様に、対象物の速度と位置を正確に制御しながら対象物を移動できる。
【００８２】
本実施例において、雄ねじ１２３と雌ねじ１２５によって構成されるねじ機構は、セルフロック機能の無いねじ機構である。上述の実施例８、９と同様に、電気モータ制御部は、電気モータの回転速度、回転角度を示す信号から電気モータ作用部１３２の移動速度と位置を検出しながら、電気モータの回転を制御しながら電気モータ作用部１３２を所定の速度で所定の位置に移動させる。
【００８３】
《実施例１１》
図１５は、実施例１１の駆動装置１Ｊを示す。この駆動装置１Ｊでは、電気モータ１２０が基部１０４（図１２参照）に固定されている。雌ねじ１２５が電気モータ作用部１３２に固定されている。雄ねじ１２３は雌ねじ１２５を介して電気モータ作用部１３２を貫通している。図示しないが、電気モータ作用部１３２は、エアシリンダ作用部１３１又は基部１０４（図１２参照）に対して、雄ねじ１２３を中心に回転不能に係合している。
【００８４】
具体的に説明すると、図１５（ａ）に示す形態１では、電気モータ作用部１３２は、エアシリンダ作用部１３１の下方への動き（速度と位置）を制御するように、エアシリンダ作用部１３１に係合している。
【００８５】
図１５（ｂ）に示す形態２では、電気モータ作用部１３２は、エアシリンダ作用部１３１の上方への動き（速度と位置）を制御するように、エアシリンダ作用部１３１の上部に係合している。
【００８６】
図１５（ｃ）に示す形態３では、電気モータ作用部１３２はエアシリンダ作用部１３１の上下方向への動き（速度と位置）を制御するように、エアシリンダ作用部１３１に連結されている。
【００８７】
このように構成された実施例１１の駆動装置１Ｊによれば、実施例８〜１０の駆動装置と同様に、対象物の速度と位置を正確に制御しながら対象物を移動できる。
【００８８】
本実施例において、雄ねじ１２３と雌ねじ１２５によって構成されるねじ機構は、セルフロック機能の無いねじ機構である。上述の実施例８〜１０と同様に、電気モータ制御部は、電気モータの回転速度、回転角度を示す信号から電気モータ作用部１３２の移動速度と位置を検出しながら、電気モータの回転を制御しながら電気モータ作用部１３２を所定の速度で所定の位置に移動させる。
【００８９】
《実施例１２》
図１６は、実施例１２の駆動装置１Ｋを示す。この駆動装置１Ｋでは、電気モータ１２０がエアシリンダ１１０と背中合わせ（図の下部）に配置されており、そのために、電気モータ作用部１３２は略コ字形状に形成されている。図示しないが、電気モータ作用部１３２は、エアシリンダ作用部１３１又は基部１０４（図１２参照）に対して、雄ねじ１２３を中心に回転不能に係合している。
【００９０】
具体的に説明すると、図１６（ａ）に示す形態１は、実施例１１の形態１の変形例であり、そこでは、電気モータ作用部１３２は、エアシリンダ作用部１３１の下方への動き（速度と位置）を制御するように、エアシリンダ作用部１３１に係合している。
【００９１】
図１６（ｂ）に示す形態２は、実施例１１の形態２の変形例であり、そこでは、電気モータ作用部１３２は、エアシリンダ作用部１３１の上方への動き（速度と位置）を制御するように、エアシリンダ作用部１３１の上部に係合している。
【００９２】
図１６（ｃ）に示す形態３は、実施例１１の形態３の変形例であり、そこでは、電気モータ作用部１３２はエアシリンダ作用部１３１の上下方向への動き（速度と位置）を制御するように、エアシリンダ作用部１３１に連結されている。
【００９３】
このように構成された実施例１２の駆動装置１Ｋによれば、実施例８〜１１の駆動装置と同様に、対象物の速度と位置を正確に制御しながら対象物を移動できる。
【００９４】
本実施例において、雄ねじ１２３と雌ねじ１２５によって構成されるねじ機構は、セルフロック機能の無いねじ機構である。上述の実施例８〜１１と同様に、電気モータ制御部は、電気モータの回転速度、回転角度を示す信号から電気モータ作用部１３２の移動速度と位置を検出しながら、電気モータの回転を制御しながら電気モータ作用部１３２を所定の速度で所定の位置に移動させる。
【００９５】
《実施例１３》
図１７は、実施例９の形態１、２（図１３（ａ）、（ｂ））及び実施例８（図１２）の形態を、ロボットの先端部１６１に取り付けられた一対の指部１６２の駆動機構に適用した形態を示す。具体的に、図１７（ａ）は駆動装置を用いて指部１６２の閉じる速度とその位置を制御する形態を示し、図１７（ｂ）は上述の駆動装置を用いて指部１６２の開く速度とその位置を制御する形態を示し、図１７（ｃ）は駆動装置を用いて指部１６２の閉じる速度と開く速度とその位置を制御する形態を示す。なお、図示する形態において、指部１６２は上述の実施例におけるエアシリンダ作用部１３１に相当し、図示しないが、指部１６２にエアシリンダが連結されている。また、図示しないが、一対の指部１６２は、ラック・アンド・ピニオン等の機械的構成によって、一方の指部と他方の指部が同時に逆方向に移動するように構成されている。
【００９６】
このように構成された実施例の各形態において、雄ねじ１２３と雌ねじ１２５はセルフロックの無いねじ機構を構成している。エアシリンダ装置から一定の推力が加えられた作用部の速度と位置を電気モータ装置で正確に制御しながら、指部１６２の開閉速度と位置を正確に制御できる。
【００９７】
実施例８から実施例１３では電気モータが雄ねじを回転させ、雄ねじと雌ねじのかみ合いにより第２作用部の運動を制御する例を取り上げているが、雄ねじと雌ねじの関係を反対にして、電気モータが雌ねじを回転させ、雌ねじと雄ねじのかみ合いにより第２作用部の運動を制御することも可能である。
【符号の説明】
【００９８】
１：駆動装置
２：駆動部
３：制御部
４：基部
５：エアシリンダ装置
６：エアシリンダ制御部（第１アクチュエータ制御部）
７：電気モータ装置
８：電気モータ制御部（第２アクチュエータ制御部）
１０：エアシリンダ（第１アクチュエータ）
１１：ハウジング
１２：ピストン
１３：ロッド
１４、１５：エアシリンダ室
１６、１７：チューブ
１８：圧力源
１９：切換弁
２０：電気モータ（第２アクチュエータ）
２１：変換機構
２２：ウォーム
２３：回転軸
２４：ウォームホイール
２５：ピニオン
２６：ラック
２７：作用部
３０：グリッパ
３１：筐体
３２：側壁
３３：開口部
３４、３５：指部
４０：エアシリンダ装置
４１：エアシリンダ（第１アクチュエータ）
４２：ロッド
４３：ラック
４４：電気モータ装置
４５：電気モータ（第２アクチュエータ）
４６：ウォーム
４７：ウォームホイール
４８：回転軸
４９：ピニオン
５０：ラック
５１：空気圧モータ（第１アクチュエータ）
５２：電気モータ（第２アクチュエータ）
５３：回転軸
５４：ウォームホイール
５５：回転軸
５６：ウォーム
５７：切換弁
５８：圧力源
５９：空気圧モータ制御部（第１アクチュエータ制御部）
６０：電気モータ制御部（第２アクチュエータ制御部）
６１：溝
６２：突起
６３：案内溝
【図１】
0005455569.tif 000004
【図２】
0005455569.tif 000005
【図３】
0005455569.tif 000006
【図４】
0005455569.tif 000007
【図５】
0005455569.tif 000008
【図６】
0005455569.tif 000009
【図７】
0005455569.tif 000010
【図８】
0005455569.tif 000011
【図９】
0005455569.tif 000012
【図１０】
0005455569.tif 000013
【図１１】
0005455569.tif 000014
【図１２】
0005455569.tif 000015
【図１３】
0005455569.tif 000016
【図１４】
0005455569.tif 000017
【図１５】
0005455569.tif 000018
【図１６】
0005455569.tif 000019
【図１７】
0005455569.tif 000020